淺議初中物理中“速度”和“密度”的教學

劉靜

摘 要：在初中物理中，“速度”和“密度”的相關知識較為抽象，公式應用比較繁雜，學生不易理解掌握，是教學中的一個難點。本文根據它們的一些相關性，從概念、實驗、公式運用三個方面進行了類比分析。

關鍵詞：速度 密度 類比分析

“速度”和“密度”是初中物理中的重點知識之一，也是學習其它較為復雜的物理知識的基礎。但一些初中生只注重對速度和密度知識的章節性學習，忽視了對它們進行縱向的對比分析，所以對相關知識的理解是膚淺和零碎的，因此也成為教師教學中的一個難點。事實上，雖然“速度”和“密度”是兩個完全不同的物理量，但有關它們的問題卻有許多相似之處。怎樣利用這一特點進行教學突破，達到事半功倍的效果呢？筆者從新課標理念出發，結合多年的教學實踐，從以下幾個方面進行了嘗試：

一、在概念教學中深入辨析

速度是物體通過的路程與時間之比，在數值上等于物體在單位時間內通過的路程，定義式是v= ;密度是物體的質量與體積之比，在數值上等于物體在單位體積內的質量，定義式是ρ= 。所以，它們都是采用了比值定義法的物理量。

做勻速直線運動的物體，當它運動的路程（或時間）增大或減小時，其運動的時間（或路程）也以相應的倍數增大或減小，該物體運動的路程和時間也成正比例關系。而當某種物質的質量（或體積）增大或減小時，其體積（或質量）也以相應的倍數增大或減小，即該種物質的質量和體積成正比例關系。當我們熟知這一點時，一些所謂的疑難問題也就迎刃而解了。如把一塊磚切成體積相等的兩塊后，密度會變化嗎？答案是否定的。盡管每一小塊磚和原來相比體積減半、質量減半，但密度不會變化，因為對于這種磚來說，不論它體積有多大、質量是多少，單位體積的磚的質量都是不變的。也就是說，密度是物質本身的一種特性，同種物質（狀態不變時）密度一定。

二、在探究實驗中歸納總結

初中物理中與速度相關的重要實驗是“測量平均速度”，而與密度相關的實驗是“測量物質的密度”。兩個實驗盡管不同，實驗原理卻是相似的：都是根據它們的定義式，間接地計算出小車的運動速度和石塊、鹽水的密度。因此，實驗步驟大體一致：先測量，再計算。分別測出兩個未知的物理量s、t與ρ、v，然后根據公式v= 和ρ= 進行計算，從而得知運動物體的平均速度和某種物質的密度。

三、在公式運用中類比分析

速度的定義式v= 和密度的定義式ρ= 在表達形式上是相似的，都是分式形式且含有三個物理量，因此它們的變式也具有相似性。它們分別是S=vt、m=ρv、t= 、v= ，從表達式上可以看出，s和m相當，v（速度）和ρ相當，t和v（體積）相當。行程問題中有三種基本題型，即求速度v、求路程s、求時間t;與此相應，密度問題中也有三種基本題型：求密度ρ、求質量m，求體積v。所以，很多問題的解決方法也具有相似性。

例題1：草原上正在進行一場激烈的捕食戰，野兔在草地上以20m/s的速度向前方樹洞奔逃，禿鷹在野兔后方130m處以50m/s的速度貼著地面飛行追擊。如果野兔跑到樹洞需要的時間是4s，請問它能否安全逃進樹洞？

方法一：比較路程。兔子4s內通過的路程s1=v1t1=20m/s×4s=80m;鷹在4s內通過的路程s2=v2t2=50m/s×4s=200m。

鷹和樹洞之間的距離為130m+80m=210m。

∵ s2<210m，

∴ 野兔能安全到達洞口，鷹追不上。

方法二：比較時間。鷹飛到樹洞口所需的時間t=s/v= =4.2s，野兔跑進樹洞所需時間4s。

∵ t>4s，

∴ 野兔能安全到達洞口。

方法三：比較速度。設鷹在4s內能飛到樹洞口，則速度應為v=s/v=210m/4s =52.5m/s，而鷹的實際速度為50m/s。

∵ 50m/s

∴ 野兔可以安全到達洞口，鷹追不上。

例題2：一個體積是40cm3的鐵球，質量是156g，這個鐵球是空心的還是實心的？（ρ鐵=7.8×103kg/m3）

解法一：比較密度。求出球的密度與鐵的密度相比較，ρ鐵=7.8×103kg/m3=7.8g/cm3。

ρ球== =3.9g/cm3。

∵ρ球<ρ鐵，

∴鐵球是空心的。

解法二：比較質量。設鐵球是實心的，求出實心球的質量與鐵球的質量相比較。

m實=ρ鐵V球=7.8g/cm3×40cm3=312g。

∵m實

∴鐵球是空心的。

解法三：比較體積。設鐵球是實心的，求出實心球體積與已知鐵球的體積相比較。

V實===20cm3。

∵V球>V實，

∴鐵球是空心的。

由以上分析可知，在初中物理中速度和密度知識具有很強的關聯性。在教學中如果能適時地引導學生進行對比分析、拓展延伸，就可以加深理解、開闊思路，提高分析、解決問題的能力，從而突破教學難點，達到舉一反三的效果。